小型YT调速器卡阻故障分析与处理

刘 韦

（宝鸡市冯家山水库管理局，陕西 凤翔 721405）

1 引言

小型机械液压调速器在技术上较简单，又能满足小水电站和小电网自动化的要求，可用于混流式、轴流式或斜流定浆式水轮机的调节，因此它是在小水电站中应用较广的一种调速器。小水电站最常见的小型机械液压调速器是YT型，小型YT调速器由测速系统、动力系统、放大系统、反馈系统和辅助调节系统几部分组成，其接力器工作容量有300、600、1000（10N·m）等。

2 故障及原因分析

2.1 故障概况

冯家山二级电站是冯家山水库枢纽工程的一部分，位于渭河一级支流千河下游，地处陕西宝鸡。电站为引水式，1994年建设，主要利用水库弃水发电，装机容量1×2000kW，水轮机采用HL220—WJ—84型，最大水头51.7m，最小水头48.2m，设计水头50m，流量5.39m3/s，调速器配套为YT—1000型。正常运行时该站调速器工作状态设定为自动液动状态，调速器工作油压整定在1.9～2.3MPa之间。

2009年6月二级电站在开机过程中，在液动状态下操作开度限制手轮至5%，接力器移动，调速器无漏油现象，油压装置压力正常。再操作开度限制手轮升高到15%，接力器停止移动，手动升高油压到2.5MPa，接力器依然不能移动，调速器发生卡阻故障，导叶不能打开。此前有时在低油压1.8～1.85MPa之间以及主接力器活塞在78%～82%开度的情况下，该调速器由于接力器容量不足发生卡阻故障。此时将油压装置最低油压升高至1.9Mpa后调速器工作正常。

2.2 故障分析

小型YT调速器，动作时连带关系比较复杂，其常见的故障原因不少于两种，许多故障现象虽然相同，但原因却不一样。调速器卡阻不能启闭导叶，一般由机械液压元件损坏或机械故障，配压阀卡塞，液压油劣化失效等原因引起。另外调速器设计选配不当，调速功选择偏小，也是导致卡阻的诱因。

2.2.1 机械液压元件故障

（1）导水机构保养不善，转动部分轴承加油不及时。导叶的上、下轴承套内没有注润滑脂，造成导叶轴转动面锈蚀；导叶连杆轴套内没有涂润滑脂，造成连杆销及剪断销转动面锈蚀；控制环轴面，径向瓦块没有涂润滑脂，造成导水机构转动时磨擦阻力增大。

（2）控制环、导叶轴承间隙过小，同心度差，摩擦阻力太大。

（3）调速器接力器至导叶传递杆件某些部件刚度不足或转动部分磨损造成其有歪斜卡阻现象。如调速轴与调速器支架轴瓦抱死，水轮机推拉杆轴卡阻，十字头导向槽拉毛等。

（4）导叶间被混入杂物卡住或被泥沙堵塞，应分析原因，消除蹩劲现象。

（5）液压管路漏油大或油管直径偏小，压力损失过大，接力器内油压过低，操作无力。应逐一检查处理，提高接力器内工作油压。

（6）接力器活塞密封磨损，密封不严，接力器动作时油液漏损较多，造成两腔压差减小，调速功降低，应处理密封，更换密封环。

（7）开度限制机构故障。

（8）反馈系统卡磨，可造成主接力器活塞在65%～80%开度时发生卡阻。

2.2.2 配压阀卡塞

配压阀卡塞，导致接力器不能工作，其原因有：

（1）配压阀活塞长期处于中间位置时，要使其移动，必须克服静摩擦力，由于静摩擦系数比动摩擦系数大得多，所以需要的移动力也要大得多。

（2）配压阀衬套和活塞间存在径向液压卡紧力，液压卡紧力使阀盘紧贴衬套，油膜减小，润滑条件恶化，阻碍活塞运动。

（3）配压阀衬套和活塞间隙中有油膜吸附力，间隙越小，吸附力越大。

2.2.3 油质劣化

油内有水、杂质油泥或油氧化变质，使油膜破坏，阻碍活塞运动。液压系统运行的故障多数是由于液压油污染劣化后更换不及时引起，因此，正确维护液压系统及时更换失效液压油对提高液压设备运行的可靠性及经济性，延长系统和元件的使用寿命，保证设备安全运行，防止事故发生等有重要意义。

现场对液压油质量状况的判断方法：

（1）外观颜色气味判断油质变化

液压油有乳白色悬浮颗粒，表明油中进了水；油有刺激性臭味或颜色呈灰褐色表明氧化；

（2）油滴斑点实验

取一滴被测液压油滴在滤纸上，观察斑点的变化情况，液压油迅速扩散，中间无沉积物，表明油品正常；液压油扩散慢，中间出现沉积物，表明油品劣化。

（3）棉球实验

取干净的棉球蘸少许被测液压油，然后点燃，如听到发出 “劈啪”炸裂声和闪光现象表明油中有水。

经检查冯家山二级电站调速器透平油中有水，油质劣化，造成液压系统润滑不良。

2.2.4 调速功不足

因调速器设计选配不当，调速功选择小了，导叶接力器操作力不够，可按经验公式进行换算，以选用合适的调速功。调速功经验公式：

式中：A—调速功，10N·m， 即Kgf·m；

Qmax—最大水头下水轮机通过的最大流量，m3/s；

H—设计水头，m；

D1—水轮机转轮直径，m。

冯家山二级电站设计水头50m，最大流量5.4 m3/s，机转轮直径 0.84m，调速功 1000（10N·m），将参数代入公式计算：

经调速功经验公式计算，该站调速功选用偏小，如设备保养不善，操作导水机构时调速功不足发生卡阻现象，应加强设备保养。在允许情况下，可提高工作油压或选用较大调速功的调速器。

3 故障处理

我们对可能引起调速器卡阻的原因进行分析，对调速器进行了全面的检查。经检查，调速器主接力器活塞密封良好，调速器离心摆转动良好，配压阀活塞可正常移动，油压管路压力正常，无漏油现象。主油阀完好，压力管路通畅。该调速器在正常运行中，工作油压一直整定在1.9～2.3MPa之间，现升高油压至2.5MPa，主接力器依旧不能正常工作。进一步检查水轮机导水机构，发现导叶轴承存在锈蚀，调速器拐臂轴承润滑不良。

由于该站调速功选用偏小，加之设备保养不善，操作导水机构动作时，导致接力器容量不足。如导叶轴承、控制环滑块、调速器拐臂等处轴承套加油不及时，十字头导向槽拉毛等都会使接力器活塞移动时阻力增大。加之二级电站地处河床，室内比较潮湿，造成透平油中水份增加，油质劣化使接力器润滑条件恶化，磨擦阻力增大，要想使其移动，需要用比正常运行条件下大的力，调速功不足，造成卡阻。同时该调速器还存在反馈系统卡磨，使主接力器在78%～82%开度时发生卡阻故障。

经过对故障原因进行详细的分析讨论，研究并采取合适的处理措施，对调速器进行了大修。大修中更换掉原有的油，添加了新的合格透平油。同时为了减少能量传递损失对导叶与接力器之间的传力杠杆轴承进行了拆洗，调速器反馈系统更换了不合格零件， 再行装配，并对转动部分轴承套更换新的润滑脂。手动缓慢操作调速器大手轮，带动接力器活塞由全关到全开，再由全开到全关，全行程活动一次，使接力器油缸与活塞间重新形成油膜，然后在液动状态按GB8564—88的检验标准要求，以16%额定工作油压进行动作试验，导叶打开。调速器大修后，投入运行，工作正常。

4 结论

对这次调速器卡阻故障进行事故分析与处理，总结经验，并根据生产规律制订了防止事故的有效对策。调速器卡阻故障产生的原因较多，有不少故障是由两种或两种以上的原因引起，为预防此类故障发生，应从以下做起：

（1）首先在设计时应选配合适的调速器，并在制造安装时提高设备安装质量。

（2）日常应加强调速器维护保养，不要经常打开调速器控制柜两侧的门，以免灰尘及飞虫进入，造成油质破坏。定期开展安全大检查，摸清设备运行状况，采取措施消除设备存在的缺陷。

（3）停机期间，定期对调速器进行动作试验，防止油中水分或杂质卡塞活塞。如发现卡塞活塞现象，应使活塞与缸体间重新形成油膜，保证润滑条件良好。

（4）运行过程中，加强巡回检查制度管理，定时巡视调速器液压管路、接力器有无漏油现象，压力是否正常，发现问题急时处理，防止事故停机时调速功不足，造成调速器卡阻，水机导叶不能关闭，引起机组过速，威胁生产安全。

[1]金少士,王良佑.水轮机调节[M].北京:水利电力出版社,1991.

[2]李永国，韩国平,等.调速器调试与故障处理[M].北京:中国计划出版社,1999.

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